微塑料老化通过调控γ-六氯环己烷消减与甲烷生成放大湿地沉积物生态风险

针对微塑料(MPs)老化对湿地生态风险的潜在放大效应，研究人员通过微宇宙实验系统解析了原始与老化MPs对γ-六氯环己烷(γ-HCH)行为及产甲烷作用的差异影响。研究发现老化MPs虽增强γ-HCH吸附(666.7 vs. 500.0 mg kg-1)，却通过抑制功能微生物Dhc基因丰度(3015.4→811.4 copies g-1)阻碍污染物消减，同时促进CH4产量(1.64±0.10 vs. 1.25±0.15 mg kg-1 day-1)和H2O2生成(2.62±0.12 vs. 2.06±0.05 mmol L-1)，揭示了MPs老化通过改变表面特性与微生物群落双重机制干扰湿地元素循环与污染物归趋的生态风险。

　　

在全球塑料污染日益严重的背景下，微塑料(MPs)已成为海岸带生态系统中最具威胁的新型污染物之一。湿地作为陆海交互作用的敏感地带，其沉积物中MPs的累积量惊人——监测数据显示，从伊朗安扎里湿地到中国珠江口，每公斤表层沉积物中MPs含量高达3690-7900个。这些长期滞留的MPs在潮汐冲刷、盐度变化和紫外线辐射作用下不断老化，其表面性质发生显著改变。更令人担忧的是，老化MPs与有机污染物(OPs)的相互作用可能产生"1+1>2"的生态风险，但现有研究多聚焦原始MPs的吸附行为，严重低估了老化过程对湿地生物地球化学过程的潜在影响。

针对这一科学盲区，浙江大学环境与资源学院的研究团队在《Water Research》发表重要成果，首次系统揭示了老化MPs通过双重机制干扰湿地关键生态功能的奥秘。研究选取全球海岸带占比14%的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)-MPs为对象，对比原始与老化MPs对典型氯代有机污染物γ-六氯环己烷(γ-HCH)消减及产甲烷作用的影响。通过模拟自然老化的光辐照处理获得实验用老化MPs，结合微宇宙培养、功能基因定量和高通量测序等技术，构建了MPs老化-污染物迁移-微生物功能响应的完整证据链。

MP样品表征
通过扫描电镜和结晶度指数(CI)分析证实，老化MPs表面出现明显裂纹，CI值较原始MPs提升84%(3.90±0.35 vs. 2.12±0.35)，X射线光电子能谱检测到C=O等含氧基团增加，这些物化性质改变为后续生物效应差异奠定基础。

γ-HCH消减行为
吸附动力学显示老化MPs对γ-HCH的平衡吸附量提升33%(666.7 vs. 500.0 mg kg^-1)，但沉积物体系中却出现"高吸附-低消减"悖论：老化MPs使γ-HCH半衰期延长1.3倍。机制解析发现，老化MPs表面生物膜中关键脱氯菌Dehalococcoides(Dhc)功能基因丰度在60天内锐减73%，表明表面屏蔽效应阻碍了微生物对污染物的接触降解。

甲烷生成调控
与污染物消减受抑相反，老化MPs使CH₄日产量增加31%(1.64±0.10 vs. 1.25±0.15 mg kg^-1)，伴随H₂O₂浓度升高27%。微生物分析揭示老化MPs特异性富集产甲烷古菌Methanomassiliicoccus和Methanosarcina，其标志基因mcrA拷贝数显著增加。共现网络分析显示老化MPs处理组微生物群落复杂度降低，关键功能模块稳定性下降，这种"简化但高效"的群落结构可能加速碳循环。

讨论与展望
该研究突破性地指出MPs老化会产生"污染滞留-碳释放"的复合风险：一方面通过表面改性增强污染物吸附却抑制生物降解，另一方面重塑微生物群落促进温室气体排放。这种双重效应主要由活性氧(ROS)介导的物化改变和生物膜群落更替驱动。考虑到全球湿地正面临MPs污染与气候变化的双重压力，该成果为准确评估塑料老化产物的生态风险提供了理论框架，呼吁将老化MPs纳入湿地管理决策体系。未来研究需关注不同聚合物类型老化规律的差异，以及潮间带氧化-还原波动对MPs-微生物-污染物三方互作的调节作用。